DE10064771A1 - Textile Heizvorrichtung - Google Patents

Abstract

Bekannt ist ein elektrisch leitfähiges Textil, geeignet zum Heizen, mit einer Mehrzahl elektrisch leitfähiger Heizstränge (1-4), welche an einer Mehrzahl von Kontaktstellen (9) über jeweilige Kontaktflächen miteinander in Berührung stehen. DOLLAR A Problematisch ist, daß dessen Widerstand bei unterschiedlichen Einbausituationen und Belastungszuständen stark schwanken kann. DOLLAR A Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, daß mindestens zwei der Heizstränge (1-4) an mindestens einer Kontaktstelle (9) über eine Fixierung relativ zueinander fixiert sind, damit die Position und/oder die Größe der Kontaktflächen auch bei mechanischer Einwirkung auf das Textil im wesentlichen konstant bleibt.

Description

Textile Heizvorrichtungen sind grundsätzlich bekannt. Diese beruhen auf elektrisch leitfähigen Textilien bzw. elektrisch leitfähigen Textilfäden, die als elektrische Widerstandsleiter zum Heizen verwendet werden. Die Leitfähigkeit des Textils bzw. der Fäden wird z. B. durch metallische Beschichtung der Fasern oder durch Einschluß von Graphit-Partikeln in Kunststoffäden gewährleistet. Als Textilien für die gattungsgemäßen Heizvorrichtungen werden insbesondere Gewebe und Gewirke verwendet.

Eine Temperaturregelung erfolgt üblicherweise an Hand der Steuerung von Spannung und/oder Strom der textilen Heizvorrichtung. Eine genaue und zuverlässige Temperaturregelung erfordert daher eine möglichst genaue Kenntnis des elektrischen Widerstandes des Textils bzw. der textilen Heizvorrichtung. In der Praxis zeigt sich jedoch, daß diese Anforderung oft nur unzureichend erfüllt ist. Die Widerstandswerte der Heizvorrichtungen des Standes der Technik schwanken je nach Einbausituation bzw. Anwendungsfall- und Belastungszustand stark von Fall zu Fall und weichen insbesondere von den Widerstandswerten des nicht-eingebauten Heiztextiles ab.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine textile Heizvorrichtung zu schaffen, die einen definierten Widerstand aufweist, der auch bei unterschiedlichen Einbausituationen bzw. Belastungszuständen im wesentlichen konstant bleibt.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine erfindungsgemäße textile Heizvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei einer erfindungsgemäßen textilen Heizvorrichtung sind Kontaktstellen elektrisch leitender Heizstränge derart fixiert, daß die relative Position der Kontaktstellen und die Kontaktflächen der Stränge untereinander auch bei Bewegen und Belastung des Heiztextils im wesentlichen unverändert bleiben. Unter mechanischer Einwirkung wird dabei jegliche Krafteinwirkung auf das Heiztextil verstanden, die zu einer zeitweiligen oder dauerhaften elastischen oder plastischen Deformation bzw. Änderung der Textilgestalt führt und unterhalb der Festigkeitsgrenze des Textils liegt. Mit anderen Worten: Das Textil bzw. die Textilstruktur wird durch die Krafteinwirkung nicht oder nur unerheblich zerstört. Der Gesamtwiderstand des durch die Heizstränge im Textil gebildete Widerstandsnetzwerkes bleibt durch die Fixierung der Kontaktstellen auch bei Bewegung und Belastung des Textils im wesentlichen unverändert. Ein Heizstrang umfaßt vorzugsweise eine Mehrzahl Textilfäden mit zumindest einem elektrisch leitenden Faden, kann aber auch in Gestalt eines einzelnen oder mehrerer elektrisch leitender Fäden ausgebildet sein.

Der Lösung der Aufgabe liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei herkömmlichen Heiztextilien sich der Widerstand bei unterschiedlichen Einbausituationen und Belastungszuständen ändert, weil sich die Positionen der Kontaktstellen und auch die Größe der Kontaktflächen zwischen den einzelnen elektrisch leitenden Heizsträngen bzw. -fäden infolge Zugbelastung, Faltungen oder dergleichen Gestaltsänderungen ändern. Um einen möglichst konstanten Gesamtwiderstand des Heiztextiles zu schaffen, müssen deshalb die Kontaktstellen und Kontaktflächen der einzelnen Fäden untereinander auch bei Bewegen und Belasten des Textils unverändert bleiben. Die erfindungsgemäße textile Heizvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß zwei benachbarte Heizstränge des Textils in einen festen Abstand relative zueinander und mit fester Berührungsfläche miteinander verbunden sind, d. h. bei einer Dehnung der Stränge bzw. Fäden des Textils die Kontaktstellen des Fadens/Stranges entsprechend der Dehnung mitbewegt werden. Somit werden definiert, gleichbleibende Kontaktstellen geschaffen, die einen konstanten Gesamtwiderstand des Heiztextiles auch bei unterschiedlichen Einsatzbedingungen gewährleisten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei benachbarte Heizstränge an der Kontaktstelle miteinander verknotet. Dabei ist entscheidend, daß die durch das Verknoten geschaffene Vorspannung hinsichtlich der Berührung bzw. des Kontaktes der Heizstränge den Kräften infolge einer Belastung des Textils widersteht und somit eine Veränderung der Position und Kontaktfläche der Kontaktstellen der Stränge verhindert wird.

Die vorstehende Verbindungsart zweier Fäden durch Verknoten ist in der Textilindustrie als Maquisette-Technik bekannt und wird zur Herstellung von Tüll, Gardinen und dergleichen verwendet. Auf vorteilhafte Art und Weise kann das erfindungsgemäße Heiztextil somit mit herkömmlichen Textilmaschinen gefertigt werden.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind zur Fixierung der Kontaktstellen zusätzliche Fixiermittel vorgesehen. Solche Fixiermittel umfassen Mittel zum dauerhaften Verbinden von Strängen oder Fäden, wie Klammern, Klemmen oder Klebstoffe. Die Fäden/Stränge könne aber auch mittels Verschweißen oder Verpressen an ihren Kontaktstellen verbunden werden. Je nach der Art des verwendeten Textils, also Stoff, Gewebe oder Gewirke etc., bzw. der eingesetzten Materialien bieten die vorstehend beispielhaft genannten Fixierungsarten Vorteile hinsichtlich des Herstellungsaufwandes bzw. der Kosten, der Belastbarkeit, d. h. der angestrebten Lebensdauer, sowie der Materialeigenschaften des Heiztextiles, beispielsweise Elastizität und Verformbarkeit.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Kontaktstellen der Heizstränge mittels eines eigenen Verbindungsfadens fixiert. Dabei werden jeweils zwei Heizstränge mit dem Verbindungsfaden vorzugsweise verknotet. Es sind aber auch andere form- und/oder kraftschlüssige Verbindungsformen möglich, wie z. B. ein spiralförmiges Umschlingen der Stränge mit dem Verbindungsfaden. Für die Verbindung mit dem Verbindungsfaden ist wiederum entscheidend, daß die durch den Verbindungsfaden eingebrachte Vorspannung die beiden Stränge stärker aneinanderpreßt, als dem eine spätere Belastung entgegenwirkt.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind in das Heiztextil Elektrodenstränge bzw. -fäden eingewirkt. Die Elektrodenstränge besitzen einen deutlich geringeren Widerstand als die Heizstränge und dienen der Kontaktierung der Heiztextiles. Im einzelnen sind die Elektrodenstränge zumindest an jeweils gegenüberliegenden Enden des Heiztextils eingearbeitet und ermöglichen so vorteilhaft eine effektive und kostengünstige Kontaktierung der Heizstränge.

Bei einer weiteren bevorzugten Fortbildung der Erfindung sind zumindest eine Teilmenge der Mehrzahl der Elektrodenstränge zueinander beabstandet und im wesentlichen in gleicher Erstreckungsrichtung verlaufend angeordnet. In vorteilhafter Art und Weise wird dadurch erreicht, daß der Abstand zwischen den Elektrodensträngen, d. h. die elektrisch zu überbrückende Distanz zwischen zwei Elektrodensträngen, verringert wird. Verglichen mit der großen Distanz, wenn die Elektrodenfäden nur an gegenüberliegenden Enden des Heiztextiles vorgesehen sind, wird diese Distanz in eine Mehrzahl kleinerer Distanzen unterteilt. Somit ist der Widerstand der zwischen zwei benachbarten Elektrodensträngen vorliegt, entsprechend verringert. Eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung mit eingearbeiteten Elektrodenstränge kann in vorteilhafte Art und Weise folglich mit niedrigerer Spannung betrieben werden. Bei unveränderter Spannung können andererseits höherohmige Heizstränge eingesetzt werden.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung betragen die Abstände zwischen einzelnen Elektrodenstränge 0,5 cm-40 cm, insbesondere 2-8 cm. Je nach Wahl des Widerstandes der Heizstränge lassen sich die erfindungsgemäßen Heiztextilien bei solchen Elektrodenstrang-Abständen mit relativ geringen Spannungen, insbesondere den bei Automobilen üblichen Spannungswerten betreiben. Diese textilen Heizvorrichtungen eignen sich somit besonders für automobile Anwendungen wie beispielsweise Sitzheizungen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Kontaktstellen von Elektrodensträngen und Heizsträngen fixiert ausgeführt. Dabei kommen die gleichen Fixierungen zum Einsatz, wie sie auch zur Fixierung der Kontaktstellen der Heizstränge untereinander verwendet werden. Bei konventionellen Kontaktierungen werden auf ein Heiztextil Elektroden-Stränge aufgenäht, die meist in 5- oder 7-facher Redundanz nebeneinander angeordnet sind, um einen sicheren Kontakt mit den Heizleitern zu gewährleisten. Die vorteilhafte Weiterbildung gestattet eine Reduzierung der Anzahl der Elektrodenstränge auf jeweils einen oder zwei Stränge, da der elektrische Kontakt zwischen Heizstrang und Elektrodenstrang durch die Fixierung der Verbindung bzw. der Kontaktstelle, beispielsweise durch Verknoten oder mittels Hilfsfaden, sicher und zuverlässig hergestellt wird.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in regelmäßigen Abständen jeweils ein Elektrodenstrang anstelle eines Heizstranges in das Textil eingearbeitet. Dadurch wird die Einarbeitung der Elektrodenstränge vereinfacht, da diese auf die gleiche Art und Weise wie die Heizstränge eingearbeitet werden. In vorteilhafter Art und Weise wird dabei auch eine Fixierung der Kontaktstelle von Elektrodenstrang und Heizstrang entsprechend der Fixierung der Kontaktstellen von Heizsträngen untereinander erreicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Elektrodenstränge im Heiztextil wellen- bzw. sinusförmig angeordnet. Eine solche Ausgestaltung fördert eine hohe Lebensdauer der Elektroden, da gradlinig angeordnete Elektroden einem höheren Verschleiß unterliegen, d. h. leichter reißen bzw. brechen.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines erfindungsgemäßen Heiztextiles in Form eines Gewirkes in schematischer Darstellung und

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht des Gewirkes von Fig. 1 mit verschiedenen Arten der Verbindung zwischen Heizsträngen untereinander bzw. Heizsträngen und Elektrodensträngen.

Fig. 1 zeigt in vergrößerter Darstellung einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Heiztextils, das in Form eines Gewirkes vorliegt. Das Gewirke ist grundsätzlich aus drei unterschiedlich Arten von Strängen bzw. Fäden aufgebaut. Bezugszeichen 1 bis 4 sowie 8 und 8' bezeichnen Stränge, die als elektrische Stromleiter dienen. In einzelnen sind das Heizstränge 1 bis 4 und Elektrodenstränge 8, 8' des Gewirkes. Demgegenüber bezeichnet Bezugszeichen 5 einen Verbindungsfaden, der eine fixierte Verbindung der Kontaktstellen 9, 10 der elektrische leitenden Stränge 1 bis 4, 8, 8' gewährleistet. Der mit dem Buchstaben S bezeichnete Pfeil deutet die Richtung des Stromflusses durch das Heiztextil an, wenn an den Elektrodensträngen 8, 8' eine entsprechend gerichtete Spannung angelegt wird.

Zum elektrischen Anschluß eines Heiztextils werden Elektroden verwendet, die üblicherweise auf dem Textil aufgeklebt, aufgenäht, aufgenietet oder mit anderen dem Fachmann bekannten Mitteln leitend befestigt werden.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind Elektrodenstränge 8, 8' vorteilhaft in das Heiztextil eingewirkt. Die Elektrodenstränge 8, 8' sind vorzugsweise anstelle jeweils eines Heizfadens/-stranges in regelmäßigen Abständen in das Textil eingearbeitet, was eine einfache Herstellung gewährleistet. Aus Gründen der zeichnerischen Darstellung sind lediglich zwei Elektrodenstränge 8, 8' gezeigt, die jedoch entsprechend fortlaufend in der erfindungsgemäßen textilen Heizvorrichtung angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Fixierung der Kontaktstellen 9, 10 gestattet eine Reduzierung der Anzahl der Elektrodenstränge 8, 8' an einer Anschlußstelle auf jeweils einen oder zwei Stränge, da der elektrische Kontakt zwischen Heizstrang 1 bis 4 und Elektrodenstrang 8, 8' durch die Fixierung sichergestellt ist. In Fig. 1 ist an einer Anschlußstelle jeweils ein einziger Elektrodenstrang 8, 8' vorgesehen.

Die Abstände zwischen Elektrodensträngen 8, 8' unterschiedlicher Anschlußstellen betragen vorzugsweise 2 cm bis 8 cm.

Solche relativ geringen und gleichmäßigen Kontaktierungsabstände lassen sich erreichen, weil schon mit einem oder höchstens zwei Elektrodensträngen 8, 8' ein sicherer elektrischer Kontakt erzielt wird. Aufgrund des geringen Abstandes der eingearbeiteten Elektrodenstränge 8, 8' kann die erfindungsgemäße textile Heizvorrichtung für einen Betrieb mit geringen Spannung, beispielsweise im Bereich von 10 V bis 50 V, ausgelegt werden. Dieses ist insbesondere für Automobil- Anwendungen vorteilhaft.

Die Elektrodenstränge 8, 8' sind im Heiztextil vorzugsweise Wellen- bzw. sinusförmig angeordnet, wodurch eine hohe Lebensdauer der Elektroden 8, 8' gefördert wird. Die bogenartigen Bereiche der Elektroden 8, 8' können Verformungen des Textils leichter aufnehmen als gradlinig angeordnete Elektroden, die somit einem höheren Verschleiß unterliegen, d. h. leichter reißen bzw. brechen.

Die Elektrodenstränge 8, 8' sind z. B. aus Kupfer, Aluminium, Gold oder Silber bzw. mit solchen Beschichtungen versehenen Materialien gefertigt und besitzen einen deutlich geringeren Widerstand als die Heizstränge 1 bis 4. Der Widerstand der Elektrodenstränge 8, 8' beträgt vorzugsweise bei 0,1 Ohm/m. Demgegenüber weisen die als Heizstränge 1 bis 4 vorgesehenen Stränge einen Widerstand von ca. 300 Ohm auf. Als Heizstränge können beispielsweise Zellulose-Fäden verwendet werden, die mit Graphit gefüllt sind.

Die Kontaktstellen 9 bzw. 10 zwischen Heizsträngen 1 bis 4 bzw. Heizsträngen 4 und Elektrodensträngen 8, 8' sind im dargestellten Ausführungsbeispiel mittels eines Verbindungsfadens 5 fixiert, wobei die Verbindung im Detail in Fig. 2 gezeigt ist.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Detailansicht von Fig. 1. In Fig. 2 sind zwei Arten der Fixierung mittels eines Verbindungsfadens 5 am Beispiel von Kontaktstellen 9 der Heizstränge 1 bis 4 dargestellt. Der Verbindungsfaden 5 kann aber auf die gleiche Art und Weise auch Heizstränge 1 bis 4 mit Elektrodensträngen 8, 8' verbinden.

In dem mit Buchstaben A bezeichneten Abschnitt von Fig. 2 sind die Heizstränge 1 bis 4 mittels des Verbindungsfadens 5 durch Knoten 6 sicher miteinander fixiert. Zum Verbinden können ein oder mehrere Verbindungsfäden 5 vorgesehen sein, die punktuell oder fortlaufen um die Heizstränge 1 bis 4 geknotet sind. Im Bereich B von Fig. 2 ist eine weitere Verbindungsart dargestellt, bei der der Verbindungsfaden 5 die Kontaktstellen 9 der Heizstränge 1 bis 4 durch eine spiralförmige Umschlingung 7 sicher fixiert.

Als Verbindungsfaden 5 ist z. B. Polyethylen-Material geeignet. Der Verbindungsfaden kann auch selbst elektrisch leitend vorgesehen sein.

Das erfindungsgemäße Heiztextil zeichnet sich durch einen Gesamtwiderstand aus, der auch bei Bewegen bzw. Belastung des Textiles weitgehend unverändert bleibt. Außerdem ermöglicht das erfindungsgemäßes Heiztextil auch eine bessere Weiterverarbeitung. Das Heiztextil kann als Rollenware gefertigt werden und entsprechend des Bedarfs bzw. des Einsatzes zu einzelnen Textilstücken zugeschnitten werden. Über die eingewobenen Elektrodenstränge kann das zugeschnitten Heiztextil dann auf einfache Art und Weise elektrisch angeschlossen werden, indem z. B. jedem zweiten Elektrodenstrang ein Pol zugewiesen wird.

Das erfindungsgemäße Heiztextil kann in vorteilhafter Art und Weise in sehr variablen Maschenweiten gefertigt werden, wodurch unterschiedliche Einsatzbedingungen besser berücksichtigt werden können und Materialeinsparungen realisierbar sind.

Claims (14)

1. Elektrisch leitfähiges Textil, geeignet zum Heizen, mit einer Mehrzahl elektrisch leitfähiger Heizstränge (1-4), welche an einer Mehrzahl von Kontaktstellen (9) über jeweilige Kontaktflächen miteinander in Berührung stehen, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens zwei der Heizstränge (1- 4) an mindestens einer Kontaktstelle (9) über eine Fixierung relativ zueinander fixiert sind, damit die Position und/oder die Größe der Kontaktflächen auch bei mechanischer Einwirkung auf das Textil im wesentlichen konstant bleibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierung der Stränge (1-4, 8, 8') durch Verknoten (6) der betroffenen Stränge (1-4, 8, 8') miteinander an der Kontaktstelle (9, 10) hergestellt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fixierung der Stränge (1-4, 8, 8') zusätzliche Fixiermittel (5) vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixiermittel mindestens einen Hilfsfaden (5) aufweisen, der die betroffenen Stränge (1-4, 8, 8') an der Kontaktstelle (9, 10) aneinander fixiert - insbesondere zusammenbindet.

5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß zum elektrischen Kontaktieren der Heizstränge (1-4) der textilen Heizvorrichtung eine Mehrzahl von Elektrodensträngen (8, 8') im Textil angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichent, daß zumindest eine Teilmenge der Mehrzahl der Elektrodenstränge (8, 8') zueinander beabstandet und im wesentlichen in gleicher Erstreckungsrichtung verlaufend angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der Elektrodenstränge (8, 8') zueinander 0,5 cm bis 40 cm, insbesondere 2 cm bis 8 cm betragen.

8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kontaktstellen (10) mittels Elektrodensträngen (8, 8') und Heizsträngen (1-4) fixiert sind.

9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in regelmäßigen Abständen jeweils ein Elektrodenstrang (8, 8') anstelle eines Heizstranges (1-4) in das Textil eingearbeitet ist.

10. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstränge (8, 8') im Heiztextil Wellen- bzw. sinusförmig angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Textil im wesentlichen durch die Elektrodenstränge (8, 8') und die Heizstränge (1-4) gebildet ist, und daß das Textil ein Gewirke ist.

12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenstränge (8, 8') jeweils mindestens einen Faden aus Metall-Filamenten und/oder einen metallischen Draht aufweisen.

13. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizstränge (1-4) mindestens einen Carbon-Faden oder/und einen mit Graphit gefüllten Zellulosefaden und/oder einen elektrisch leitfähigen Stoff-Faden aufweisen.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsfaden (5) aus Polyester gefertigt ist.